■耀德講堂 / 邱耀弘 博士
楔子
有道是：「若想得知識，台下十年功；讀者要輕鬆，請花十分鐘」，來看看接下來連續8個月Dr. Q的專欄報告，充實一下金屬注射成形(MIM)產品的知識。專欄內容會盡量把文字縮減，並放入精彩的圖片，最後會在Dr. Q的2023年11月做一個總結。這些產品的內容包含以下：「Part I. 轉軸」、「Part II. 縫紉機配件」、「Part III. 奢侈品牌包的扣件與標牌」、「Part IV. 菜刀與指甲刀」、「Part V. 治具與工具」、「Part VI. 高爾夫球桿頭配件」、「Part VII.齒輪」。
Part I. 轉軸
在1972年MIM工藝發明之後，金屬零件可以被如塑膠注射一樣的製作出來，這引起金屬加工與塑膠製品業的不小震驚與騷動！隨著MIM技術的推廣與時俱進，尤其是最近十年(2012-2022)在移動通信的電子產品助攻之下，MIM技術和產品能見度大幅提高，且盛況空前。轉軸(Hinge)就是最近又被拿出來討論的MIM代表作。
轉軸的前身
說到轉軸又被稱為絞鏈、樞紐，這是由古老的機構組件──合頁演化而來，更早追溯到木製或是皮製的箱、櫃，如圖1所表示，因此這個機構組件至少包含一個軸件、兩片套入此軸件的連接片，以及緊固件，連接片分別固定在兩件不同的大型機構組件，使這兩件大型機構組件（如箱蓋與箱體、門板與門框等），能夠產生相對運動還能復歸原位。同時材料由早期的硬木製造變成金屬，同時使用容易加工的黃銅，增加其耐用的程度。
其實從人類的四肢觀察，人類的四肢、手與腳掌、脖子和腰也算是廣義的轉軸，所以機器人身上最重要的零組件便是轉軸，這也是Dr. Q為何把轉軸放在MIM近十年的重要產品之首的原因。
MIM轉軸的分類與設計要素
隨著時代的進步，轉軸的應用已經深入到各種重要設備，尤其是大家都隨身攜帶的電子裝置，本篇所談的便是近代電子裝置的轉軸，對於人們使用的電子裝置都至少包含一個顯示屏，當這個顯示屏還要兼具輸入的功能，我們會發現顯示屏的尺寸就希望盡可能大、或是由另一個連結的輸入裝置，由轉軸提供顯示屏和輸入裝置的連結便成為重要的設計，我們可以利用轉軸將兩個主要機構摺疊節省空間、伸展擴充使用面積，方便操作與提升視覺觀察。
轉軸的分類（修改自百度百科資料）
- 按用途可分為：LCD轉軸、TV轉軸、可視電話轉軸、PDVD轉軸、DV 轉軸、數碼相機轉軸、筆記本電腦轉軸、平板電腦轉軸、開合式手機（貝殼機）轉軸、柔性屏轉軸等；
- 按結構可分為：傳統墊片轉軸（凹凸輪與鍋仔彈片）、一字型轉軸（軸件與緊迫件）、壓鑄轉軸、卷包轉軸、扭簧轉軸、無段轉軸（阻尼油式）等；
- 按功能可分為：無角度限制轉軸、有角度限制轉軸、多段扭力轉軸、定位轉軸、阻尼轉軸、組合轉軸（掛壁、開關）等。
設計考量
MIM轉軸是低速運轉的機構組件，設計的要素包含：
- 轉軸是連接兩主要機構件，通常顯示屏是主要的機構，轉軸可能需要通過柔性電路板或排線，因此會有電、磁性能指標；
- 轉軸承受的應力包含：
-連結力足以抵抗操作過程的作用力加上主要機構件的重量；
-低速轉動扭矩力以及彎曲扭矩力；
- 轉動動作包含：
-角度限位<360°，包含第一角度摺疊以及打開後第二角度；
-轉動頻率<100Hz，開合次數或轉動次數低於每分鐘100次；
因此零件材料的強度和耐磨度成為轉軸組件的主要設計考量，同時盡量避免使用到材料的疲勞極限，電子行動裝置的轉軸便出現了革命性的改變。
目前，新一代的轉軸已減少甚至不使用彈簧配件（包含繞線彈簧與鍋仔式彈片），甚至節點定位、自動復位的設計也都取消以簡化機構重量並降低成本。但是相對的質感已經變成無段式定位以及充滿機械感的齒輪與重複特徵的裝飾，利用阻尼油和緊迫件的作用，使消費者對於摺疊與展開享受到機械操作的樂趣。
MIM轉軸的重要零件
MIM產品可以製作如表1所列的重要配件，同時功能的描述也在表內。讀者們必須注意到現代化轉軸必須要有外觀裝飾的考慮，包含機械感（蒸汽龐克感）齒輪與外露的重複性裝飾特徵，雖然增加了MIM難度，卻大幅提產品價值以及挑戰MIM製造能力，對於技術壁壘的建立有很大的加分。
摺疊屏平板和手機是未來的趨勢
雖然新奇的摺疊屏平板與手機是很酷炫的產品，如圖2，但絕非未來的主流，主要的絆腳石絕不是MIM轉軸零件們，而是重複折疊的屏幕材料，有機玻璃再厲害也不能保證摺疊與展開的最小摺疊角度以及拱起現象，因此許多廠牌的手機和平板並沒有打算出折疊屏。但是小巧玲攏又能展開屏幕，對於有機械操作和變形金剛的強迫症患者，以及那些愛美的女士們的化妝盒使用感，逼得各大品牌又不得不嘗試這個趨勢，以免錯失商機。
Part I.小結
對於電子行動裝置而言，轉軸機構採用MIM製品可以簡化零件數量、提升產品壽命、降低整體重量以及節省成本，尤其是MIM有塑膠注射的美麗曲面和充滿科技機械感的齒輪、重複的特徵等，已經是其他製程包含鑄造、壓鑄、版金沖壓很難以取代的。因此Dr. Q稱為MIM轉軸零件是客製化機構元件(Mechanical Components by Customer Order)，但卻無法與我們熟悉的螺絲、墊片這些標準機構元件(Standard Mechanical Components)比較，因為MIM產品夠有美學和設計的觀感。
